JP5605642B2 - Ｐｍ酸化触媒 - Google Patents
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Description
本発明は、ＰＭ酸化触媒に関する。更に詳細には、本発明は、粒子状物質（以下「ＰＭ」という。）の低温における浄化性能を向上し得るＰＭ酸化触媒に関する。
従来、比較的低温で長時間連続使用しても、フィルタに目詰まりが発生し難いディーゼルエンジンの排気浄化装置として、排気通路に介装されるフィルタの排気流入面に、セリウム系複合酸化物と、ペロブスカイト型複合酸化物又はスピネル型複合酸化物の少なくとも一方とを塗布したものが提案されている（特許文献１参照。）。
しかしながら、上記特許文献１に記載の排気浄化装置であっても、ＰＭの低温における浄化性能が十分でないという問題点があった。
本発明は、このような従来技術の有する課題に鑑みてなされたものである。そして、その目的とするところは、ＰＭの低温における浄化性能を向上し得るＰＭ酸化触媒を提供することにある。
本発明者らは、上記目的を達成するため鋭意検討を重ねた。そして、その結果、セリウムを含む蛍石型複合酸化物とペロブスカイト型複合酸化物の配置を最適化することなどにより、上記目的が達成できることを見出し、本発明を完成するに至った。
本発明のＰＭ酸化触媒は、触媒Ａを含む内層と触媒Ｂを含む表層とをこの順でディーゼルパティキュレートフィルタの排ガス流入側のセル壁面に積層したＰＭ酸化触媒であって、該触媒Ａがセリウムを含む蛍石型複合酸化物であり、該触媒Ｂが下記一般式（１）で表されるペロブスカイト型複合酸化物であることを特徴とする。
ＬＸＯ ３ …（１）
（式中、Ｌはランタン（Ｌａ）、プラセオジム（Ｐｒ）及びイットリウム（Ｙ）からなる群より選ばれる少なくとも１種を示し、Ｘは鉄（Ｆｅ）を示す。）
ＬＸＯ ３ …（１）
（式中、Ｌはランタン（Ｌａ）、プラセオジム（Ｐｒ）及びイットリウム（Ｙ）からなる群より選ばれる少なくとも１種を示し、Ｘは鉄（Ｆｅ）を示す。）
本発明によれば、触媒Ａを含む内層と触媒Ｂを含む表層とをこの順でディーゼルパティキュレートフィルタの排ガス流入側のセル壁面に積層したＰＭ酸化触媒であって、触媒Ａがセリウムを含む蛍石型複合酸化物であり、触媒Ｂが一般式（１）ＬＸＯ ３ （式中、Ｌはランタン（Ｌａ）、プラセオジム（Ｐｒ）及びイットリウム（Ｙ）からなる群より選ばれる少なくとも１種を示し、Ｘは鉄（Ｆｅ）を示す。）で表されるペロブスカイト型複合酸化物である構成としたため、ＰＭの低温における浄化性能を向上し得るＰＭ酸化触媒を提供することができる。
以下、本発明の一実施形態に係るＰＭ酸化触媒について図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係るＰＭ酸化触媒の概略を説明する図である。
図１（ａ）は、排ガス流入側の正面図である。図１（ａ）に示すように、本実施形態のＰＭ酸化触媒１は、触媒担持体６として、目詰め部６ａが交互に配置されたもの（いわゆるディーゼルパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ）である。）を用いている。また、図１（ｂ）及び図１（ｃ）は、排ガス流れ方向に沿った断面図及びその破線で囲んだ部分の拡大図である。図１（ｂ）及び図１（ｃ）に示すように、本実施形態のＰＭ酸化触媒は、触媒Ａ及び触媒Ｂを含む内層２と触媒Ｂを含む表層４とがこの順でＤＰＦ６の排ガス流入側のセル壁面に積層されている。
なお、触媒Ａがセリウムを含む蛍石型複合酸化物であり、該触媒Ｂがペロブスカイト型複合酸化物である。
このように、触媒Ａ好ましくは触媒Ａ及び触媒Ｂを含む内層と触媒Ｂを含む表層とをこの順でディーゼルパティキュレートフィルタの排ガス流入側のセル壁面に積層したＰＭ酸化触媒であって、触媒Ａがセリウムを含む蛍石型複合酸化物であり、触媒Ｂが下記一般式（１）で表されるペロブスカイト型複合酸化物である構成にすると、ＰＭの低温における浄化性能を向上することができる。
ＬＸＯ ３ …（１）
（式中、Ｌはランタン（Ｌａ）、プラセオジム（Ｐｒ）及びイットリウム（Ｙ）からなる群より選ばれる少なくとも１種を示し、Ｘは鉄（Ｆｅ）を示す。）
特に、表層にペロブスカイト型複合酸化物が含まれているため、ＰＭにおける有機溶媒可溶成分（以下「ＳＯＦ」ということがある。）の浄化性能が向上する。
また、内層において、セリウムを含む蛍石型複合酸化物とペロブスカイト型複合酸化物との混合比を最適化するとＰＭにおけるスス成分（以下「Ｓｏｏｔ」ということがある。）の燃焼速度を高めることが可能となる。
図１は、本発明の一実施形態に係るＰＭ酸化触媒の概略を説明する図である。
図１（ａ）は、排ガス流入側の正面図である。図１（ａ）に示すように、本実施形態のＰＭ酸化触媒１は、触媒担持体６として、目詰め部６ａが交互に配置されたもの（いわゆるディーゼルパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ）である。）を用いている。また、図１（ｂ）及び図１（ｃ）は、排ガス流れ方向に沿った断面図及びその破線で囲んだ部分の拡大図である。図１（ｂ）及び図１（ｃ）に示すように、本実施形態のＰＭ酸化触媒は、触媒Ａ及び触媒Ｂを含む内層２と触媒Ｂを含む表層４とがこの順でＤＰＦ６の排ガス流入側のセル壁面に積層されている。
なお、触媒Ａがセリウムを含む蛍石型複合酸化物であり、該触媒Ｂがペロブスカイト型複合酸化物である。
このように、触媒Ａ好ましくは触媒Ａ及び触媒Ｂを含む内層と触媒Ｂを含む表層とをこの順でディーゼルパティキュレートフィルタの排ガス流入側のセル壁面に積層したＰＭ酸化触媒であって、触媒Ａがセリウムを含む蛍石型複合酸化物であり、触媒Ｂが下記一般式（１）で表されるペロブスカイト型複合酸化物である構成にすると、ＰＭの低温における浄化性能を向上することができる。
ＬＸＯ ３ …（１）
（式中、Ｌはランタン（Ｌａ）、プラセオジム（Ｐｒ）及びイットリウム（Ｙ）からなる群より選ばれる少なくとも１種を示し、Ｘは鉄（Ｆｅ）を示す。）
特に、表層にペロブスカイト型複合酸化物が含まれているため、ＰＭにおける有機溶媒可溶成分（以下「ＳＯＦ」ということがある。）の浄化性能が向上する。
また、内層において、セリウムを含む蛍石型複合酸化物とペロブスカイト型複合酸化物との混合比を最適化するとＰＭにおけるスス成分（以下「Ｓｏｏｔ」ということがある。）の燃焼速度を高めることが可能となる。
現時点においては、以下のメカニズムによりＰＭの低温における浄化性能が向上していると考えている。
まず、反応性の高い触媒Ｂに排ガスが最初に接触することによって、低温から触媒活性が得られる。また、触媒Ｂと排ガスとの反応熱により、排ガスと２番目以降に接触する触媒も活性化させることができる。これにより、ＰＭの低温における浄化性能が向上することとなる。
但し、上記のメカニズムはあくまでも推測に基づくものである。従って、上記のメカニズム以外のメカニズムにより上述のような効果が得られていたとしても、本発明の範囲に含まれることは言うまでもない。
まず、反応性の高い触媒Ｂに排ガスが最初に接触することによって、低温から触媒活性が得られる。また、触媒Ｂと排ガスとの反応熱により、排ガスと２番目以降に接触する触媒も活性化させることができる。これにより、ＰＭの低温における浄化性能が向上することとなる。
但し、上記のメカニズムはあくまでも推測に基づくものである。従って、上記のメカニズム以外のメカニズムにより上述のような効果が得られていたとしても、本発明の範囲に含まれることは言うまでもない。
また、内層に含まれる触媒Ａ及び触媒Ｂの比率（触媒Ａ：触媒Ｂ）は質量比で８０：２０〜１０：９０であることが好ましい。
触媒Ａと触媒Ｂとを上記質量比の範囲内で混合すると、ＰＭの燃焼開始温度を低温下することができる。
触媒Ａと触媒Ｂとを上記質量比の範囲内で混合すると、ＰＭの燃焼開始温度を低温下することができる。
現時点においては、以下のメカニズムによりＰＭの燃焼開始温度が低温下していると考えている。
まず、触媒Ｂ上でより低温からＳｏｏｔの酸化反応が開始することから、触媒Ｂ上での反応により発生した反応熱により触媒Ａが本来活性化する温度より低温域で活性化されることとなる。このとき、触媒Ｂの比率が上記範囲より少なすぎると、触媒Ａを活性化するための十分な反応熱が得られないことがあり、十分な効果が得られないことがある。一方、触媒Ｂの比率が上記範囲より多すぎると、触媒Ｂ上で反応熱が発生するものの、触媒Ａが少なく、反応熱が効果的に利用されないため、触媒Ｂで得られる活性と同等程度の低温活性しか得られないことがある。
但し、上記のメカニズムはあくまでも推測に基づくものである。従って、上記のメカニズム以外のメカニズムにより上述のような効果が得られていたとしても、本発明の範囲に含まれることは言うまでもない。
まず、触媒Ｂ上でより低温からＳｏｏｔの酸化反応が開始することから、触媒Ｂ上での反応により発生した反応熱により触媒Ａが本来活性化する温度より低温域で活性化されることとなる。このとき、触媒Ｂの比率が上記範囲より少なすぎると、触媒Ａを活性化するための十分な反応熱が得られないことがあり、十分な効果が得られないことがある。一方、触媒Ｂの比率が上記範囲より多すぎると、触媒Ｂ上で反応熱が発生するものの、触媒Ａが少なく、反応熱が効果的に利用されないため、触媒Ｂで得られる活性と同等程度の低温活性しか得られないことがある。
但し、上記のメカニズムはあくまでも推測に基づくものである。従って、上記のメカニズム以外のメカニズムにより上述のような効果が得られていたとしても、本発明の範囲に含まれることは言うまでもない。
触媒Ａとしては、セリウム（Ｃｅ）を含む蛍石型複合酸化物であれば特に限定されるものではないが、例えば、ジルコニウム（Ｚｒ）及びセリウム（Ｃｅ）に対して、セリウム（Ｃｅ）以外の希土類元素を添加してなる複合酸化物を挙げることができる。このような希土類元素としては、例えばイットリウム（Ｙ）、ランタン（Ｌａ）、プラセオジム（Ｐｒ）、ネオジム（Ｎｄ）などを挙げることができるが、これらに限定されるものではない。
また、触媒Ｂとしては、例えばＰＭの低温における浄化性能の向上が確認できたという観点からは、下記一般式（１）で表されるものを用いる。
ＬＸＯ３…（１）
（式中、Ｌはランタン（Ｌａ）、プラセオジム（Ｐｒ）及びイットリウム（Ｙ）からなる群より選ばれる少なくとも１種を示し、Ｘは鉄（Ｆｅ）を示す。）
また、触媒Ｂとしては、例えばＰＭの低温における浄化性能の向上が確認できたという観点からは、下記一般式（１）で表されるものを用いる。
ＬＸＯ３…（１）
（式中、Ｌはランタン（Ｌａ）、プラセオジム（Ｐｒ）及びイットリウム（Ｙ）からなる群より選ばれる少なくとも１種を示し、Ｘは鉄（Ｆｅ）を示す。）
以下、本発明を実施例及び比較例により更に詳細に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
（実施例１）
（１）Ｚｒ−Ｃｅ−Ｎｄ−Ｌａ酸化物粉末（以下、単に「Ｚｒ−Ｃｅ−Ｎｄ−Ｌａ粉末」という。また、図２にＸ線回折スペクトルを示す。図２より、蛍石型複合酸化物であることが分かる。）、ベーマイトアルミナ、硝酸及びイオン交換水を磁性ポットに投入し、アルミナボールと共に振とう粉砕して、内層スラリを得た。
（２）ＰｒＦｅＯ３粉末（図３にＸ線回折スペクトルを示す。図３より、ペロブスカイト型複合酸化物であることが分かる。）、ベーマイトアルミナ、硝酸及びイオン交換水を磁性ポットに投入し、アルミナボールと共に振とう粉砕して、表層スラリを得た。
（３）（１）で得られた内層スラリにコージェライト製の目詰め部を有する触媒担持体（２．５Ｌ）を浸漬して担持体に内層スラリを含浸させ、次いで、空気流にて余剰の内層スラリを除去し、しかる後、乾燥した。コート量は５０ｇ／Ｌであった。
（４）（２）で得られた表層スラリに（３）で得られた担持体を浸漬して担持体に表層スラリを含浸させ、次いで、空気流にて余剰の表層スラリを除去し、しかる後、乾燥した。コート量は、５ｇ／Ｌであった。
（５）（４）で得られた担持体を４００℃で焼成して、図１に示すような本例のＰＭ酸化触媒を得た。
（１）Ｚｒ−Ｃｅ−Ｎｄ−Ｌａ酸化物粉末（以下、単に「Ｚｒ−Ｃｅ−Ｎｄ−Ｌａ粉末」という。また、図２にＸ線回折スペクトルを示す。図２より、蛍石型複合酸化物であることが分かる。）、ベーマイトアルミナ、硝酸及びイオン交換水を磁性ポットに投入し、アルミナボールと共に振とう粉砕して、内層スラリを得た。
（２）ＰｒＦｅＯ３粉末（図３にＸ線回折スペクトルを示す。図３より、ペロブスカイト型複合酸化物であることが分かる。）、ベーマイトアルミナ、硝酸及びイオン交換水を磁性ポットに投入し、アルミナボールと共に振とう粉砕して、表層スラリを得た。
（３）（１）で得られた内層スラリにコージェライト製の目詰め部を有する触媒担持体（２．５Ｌ）を浸漬して担持体に内層スラリを含浸させ、次いで、空気流にて余剰の内層スラリを除去し、しかる後、乾燥した。コート量は５０ｇ／Ｌであった。
（４）（２）で得られた表層スラリに（３）で得られた担持体を浸漬して担持体に表層スラリを含浸させ、次いで、空気流にて余剰の表層スラリを除去し、しかる後、乾燥した。コート量は、５ｇ／Ｌであった。
（５）（４）で得られた担持体を４００℃で焼成して、図１に示すような本例のＰＭ酸化触媒を得た。
（実施例２）
内層にＺｒ−Ｃｅ−Ｎｄ−Ｌａ粉末、表層にＬａＦｅＯ３粉末（図４にＸ線回折スペクトルを示す。図４より、ペロブスカイト型複合酸化物であることが分かる。）を用いたこと以外は、実施例１と同様の操作を繰り返して、図１に示すような本例のＰＭ酸化触媒を得た。
内層にＺｒ−Ｃｅ−Ｎｄ−Ｌａ粉末、表層にＬａＦｅＯ３粉末（図４にＸ線回折スペクトルを示す。図４より、ペロブスカイト型複合酸化物であることが分かる。）を用いたこと以外は、実施例１と同様の操作を繰り返して、図１に示すような本例のＰＭ酸化触媒を得た。
（実施例３）
内層にＺｒ−Ｃｅ−Ｎｄ−Ｌａ粉末、表層にＹＦｅＯ３粉末（図示しないが、ペロブスカイト型複合酸化物であることを確認した。）を用いたこと以外は、実施例１と同様の操作を繰り返して、図１に示すような本例のＰＭ酸化触媒を得た。
内層にＺｒ−Ｃｅ−Ｎｄ−Ｌａ粉末、表層にＹＦｅＯ３粉末（図示しないが、ペロブスカイト型複合酸化物であることを確認した。）を用いたこと以外は、実施例１と同様の操作を繰り返して、図１に示すような本例のＰＭ酸化触媒を得た。
（実施例４）
（１）Ｚｒ−Ｃｅ−Ｎｄ−Ｌａ粉末及びＰｒＦｅＯ３粉末（Ｚｒ−Ｃｅ−Ｎｄ−Ｌａ粉末：ＰｒＦｅＯ３粉末＝５０：５０（質量比））、ベーマイトアルミナ、硝酸及びイオン交換水を磁性ポットに投入し、アルミナボールと共に振とう粉砕して、内層スラリを得た。
（２）ＰｒＦｅＯ３粉末、ベーマイトアルミナ、硝酸及びイオン交換水を磁性ポットに投入し、アルミナボールと共に振とう粉砕して、表層スラリを得た。
（３）（１）で得られた内層スラリにコージェライト製の目詰め部を有する触媒担持体（２．５Ｌ）を浸漬して担持体に内層スラリを含浸させ、次いで、空気流にて余剰の内層スラリを除去し、しかる後、乾燥した。コート量は５０ｇ／Ｌであった。
（４）（２）で得られた表層スラリに（３）で得られた担持体を浸漬して担持体に表層スラリを含浸させ、次いで、空気流にて余剰の表層スラリを除去し、しかる後、乾燥した。コート量は、５ｇ／Ｌであった。
（５）（４）で得られた担持体を４００℃で焼成して、図１に示すような本例のＰＭ酸化触媒を得た。
（１）Ｚｒ−Ｃｅ−Ｎｄ−Ｌａ粉末及びＰｒＦｅＯ３粉末（Ｚｒ−Ｃｅ−Ｎｄ−Ｌａ粉末：ＰｒＦｅＯ３粉末＝５０：５０（質量比））、ベーマイトアルミナ、硝酸及びイオン交換水を磁性ポットに投入し、アルミナボールと共に振とう粉砕して、内層スラリを得た。
（２）ＰｒＦｅＯ３粉末、ベーマイトアルミナ、硝酸及びイオン交換水を磁性ポットに投入し、アルミナボールと共に振とう粉砕して、表層スラリを得た。
（３）（１）で得られた内層スラリにコージェライト製の目詰め部を有する触媒担持体（２．５Ｌ）を浸漬して担持体に内層スラリを含浸させ、次いで、空気流にて余剰の内層スラリを除去し、しかる後、乾燥した。コート量は５０ｇ／Ｌであった。
（４）（２）で得られた表層スラリに（３）で得られた担持体を浸漬して担持体に表層スラリを含浸させ、次いで、空気流にて余剰の表層スラリを除去し、しかる後、乾燥した。コート量は、５ｇ／Ｌであった。
（５）（４）で得られた担持体を４００℃で焼成して、図１に示すような本例のＰＭ酸化触媒を得た。
（実施例５）
（１）Ｚｒ−Ｃｅ−Ｎｄ−Ｌａ粉末及びＰｒＦｅＯ３粉末（Ｚｒ−Ｃｅ−Ｎｄ−Ｌａ粉末：ＰｒＦｅＯ３粉末＝７５：２５（質量比））、ベーマイトアルミナ、硝酸及びイオン交換水を磁性ポットに投入し、アルミナボールと共に振とう粉砕して、内層スラリを得た。
（２）ＰｒＦｅＯ３粉末、ベーマイトアルミナ、硝酸及びイオン交換水を磁性ポットに投入し、アルミナボールと共に振とう粉砕して、表層スラリを得た。
（３）（１）で得られた内層スラリにコージェライト製の目詰め部を有する触媒担持体（２．５Ｌ）を浸漬して担持体に内層スラリを含浸させ、次いで、空気流にて余剰の内層スラリを除去し、しかる後、乾燥した。コート量は５０ｇ／Ｌであった。
（４）（２）で得られた表層スラリに（３）で得られた担持体を浸漬して担持体に表層スラリを含浸させ、次いで、空気流にて余剰の表層スラリを除去し、しかる後、乾燥した。コート量は、５ｇ／Ｌであった。
（５）（４）で得られた担持体を４００℃で焼成して、図１に示すような本例のＰＭ酸化触媒を得た。
（１）Ｚｒ−Ｃｅ−Ｎｄ−Ｌａ粉末及びＰｒＦｅＯ３粉末（Ｚｒ−Ｃｅ−Ｎｄ−Ｌａ粉末：ＰｒＦｅＯ３粉末＝７５：２５（質量比））、ベーマイトアルミナ、硝酸及びイオン交換水を磁性ポットに投入し、アルミナボールと共に振とう粉砕して、内層スラリを得た。
（２）ＰｒＦｅＯ３粉末、ベーマイトアルミナ、硝酸及びイオン交換水を磁性ポットに投入し、アルミナボールと共に振とう粉砕して、表層スラリを得た。
（３）（１）で得られた内層スラリにコージェライト製の目詰め部を有する触媒担持体（２．５Ｌ）を浸漬して担持体に内層スラリを含浸させ、次いで、空気流にて余剰の内層スラリを除去し、しかる後、乾燥した。コート量は５０ｇ／Ｌであった。
（４）（２）で得られた表層スラリに（３）で得られた担持体を浸漬して担持体に表層スラリを含浸させ、次いで、空気流にて余剰の表層スラリを除去し、しかる後、乾燥した。コート量は、５ｇ／Ｌであった。
（５）（４）で得られた担持体を４００℃で焼成して、図１に示すような本例のＰＭ酸化触媒を得た。
（実施例６）
（１）Ｚｒ−Ｃｅ−Ｎｄ−Ｌａ粉末及びＰｒＦｅＯ３粉末（Ｚｒ−Ｃｅ−Ｎｄ−Ｌａ粉末：ＰｒＦｅＯ３粉末＝２５：７５（質量比））、ベーマイトアルミナ、硝酸及びイオン交換水を磁性ポットに投入し、アルミナボールと共に振とう粉砕して、内層スラリを得た。
（２）ＰｒＦｅＯ３粉末、ベーマイトアルミナ、硝酸及びイオン交換水を磁性ポットに投入し、アルミナボールと共に振とう粉砕して、表層スラリを得た。
（３）（１）で得られた内層スラリにコージェライト製の目詰め部を有する触媒担持体（２．５Ｌ）を浸漬して担持体に内層スラリを含浸させ、次いで、空気流にて余剰の内層スラリを除去し、しかる後、乾燥した。コート量は５０ｇ／Ｌであった。
（４）（２）で得られた表層スラリに（３）で得られた担持体を浸漬して担持体に表層スラリを含浸させ、次いで、空気流にて余剰の表層スラリを除去し、しかる後、乾燥した。コート量は、５ｇ／Ｌであった。
（５）（４）で得られた担持体を４００℃で焼成して、図１に示すような本例のＰＭ酸化触媒を得た。
（１）Ｚｒ−Ｃｅ−Ｎｄ−Ｌａ粉末及びＰｒＦｅＯ３粉末（Ｚｒ−Ｃｅ−Ｎｄ−Ｌａ粉末：ＰｒＦｅＯ３粉末＝２５：７５（質量比））、ベーマイトアルミナ、硝酸及びイオン交換水を磁性ポットに投入し、アルミナボールと共に振とう粉砕して、内層スラリを得た。
（２）ＰｒＦｅＯ３粉末、ベーマイトアルミナ、硝酸及びイオン交換水を磁性ポットに投入し、アルミナボールと共に振とう粉砕して、表層スラリを得た。
（３）（１）で得られた内層スラリにコージェライト製の目詰め部を有する触媒担持体（２．５Ｌ）を浸漬して担持体に内層スラリを含浸させ、次いで、空気流にて余剰の内層スラリを除去し、しかる後、乾燥した。コート量は５０ｇ／Ｌであった。
（４）（２）で得られた表層スラリに（３）で得られた担持体を浸漬して担持体に表層スラリを含浸させ、次いで、空気流にて余剰の表層スラリを除去し、しかる後、乾燥した。コート量は、５ｇ／Ｌであった。
（５）（４）で得られた担持体を４００℃で焼成して、図１に示すような本例のＰＭ酸化触媒を得た。
（実施例７）
（１）Ｚｒ−Ｃｅ−Ｎｄ−Ｌａ粉末及びＬａＦｅＯ３粉末（Ｚｒ−Ｃｅ−Ｎｄ−Ｌａ粉末：ＬａＦｅＯ３粉末＝５０：５０（質量比））、ベーマイトアルミナ、硝酸及びイオン交換水を磁性ポットに投入し、アルミナボールと共に振とう粉砕して、内層スラリを得た。
（２）ＬａＦｅＯ３粉末、ベーマイトアルミナ、硝酸及びイオン交換水を磁性ポットに投入し、アルミナボールと共に振とう粉砕して、表層スラリを得た。
（３）（１）で得られた内層スラリにコージェライト製の目詰め部を有する触媒担持体（２．５Ｌ）を浸漬して担持体に内層スラリを含浸させ、次いで、空気流にて余剰の内層スラリを除去し、しかる後、乾燥した。コート量は５０ｇ／Ｌであった。
（４）（２）で得られた表層スラリに（３）で得られた担持体を浸漬して担持体に表層スラリを含浸させ、次いで、空気流にて余剰の表層スラリを除去し、しかる後、乾燥した。コート量は、５ｇ／Ｌであった。
（５）（４）で得られた担持体を４００℃で焼成して、図１に示すような本例のＰＭ酸化触媒を得た。
（１）Ｚｒ−Ｃｅ−Ｎｄ−Ｌａ粉末及びＬａＦｅＯ３粉末（Ｚｒ−Ｃｅ−Ｎｄ−Ｌａ粉末：ＬａＦｅＯ３粉末＝５０：５０（質量比））、ベーマイトアルミナ、硝酸及びイオン交換水を磁性ポットに投入し、アルミナボールと共に振とう粉砕して、内層スラリを得た。
（２）ＬａＦｅＯ３粉末、ベーマイトアルミナ、硝酸及びイオン交換水を磁性ポットに投入し、アルミナボールと共に振とう粉砕して、表層スラリを得た。
（３）（１）で得られた内層スラリにコージェライト製の目詰め部を有する触媒担持体（２．５Ｌ）を浸漬して担持体に内層スラリを含浸させ、次いで、空気流にて余剰の内層スラリを除去し、しかる後、乾燥した。コート量は５０ｇ／Ｌであった。
（４）（２）で得られた表層スラリに（３）で得られた担持体を浸漬して担持体に表層スラリを含浸させ、次いで、空気流にて余剰の表層スラリを除去し、しかる後、乾燥した。コート量は、５ｇ／Ｌであった。
（５）（４）で得られた担持体を４００℃で焼成して、図１に示すような本例のＰＭ酸化触媒を得た。
（実施例８）
（１）Ｚｒ−Ｃｅ−Ｎｄ−Ｌａ粉末及びＬａＦｅＯ３粉末（Ｚｒ−Ｃｅ−Ｎｄ−Ｌａ粉末：ＬａＦｅＯ３粉末＝７５：２５（質量比））、ベーマイトアルミナ、硝酸及びイオン交換水を磁性ポットに投入し、アルミナボールと共に振とう粉砕して、内層スラリを得た。
（２）ＬａＦｅＯ３粉末、ベーマイトアルミナ、硝酸及びイオン交換水を磁性ポットに投入し、アルミナボールと共に振とう粉砕して、表層スラリを得た。
（３）（１）で得られた内層スラリにコージェライト製の目詰め部を有する触媒担持体（２．５Ｌ）を浸漬して担持体に内層スラリを含浸させ、次いで、空気流にて余剰の内層スラリを除去し、しかる後、乾燥した。コート量は５０ｇ／Ｌであった。
（４）（２）で得られた表層スラリに（３）で得られた担持体を浸漬して担持体に表層スラリを含浸させ、次いで、空気流にて余剰の表層スラリを除去し、しかる後、乾燥した。コート量は、５ｇ／Ｌであった。
（５）（４）で得られた担持体を４００℃で焼成して、図１に示すような本例のＰＭ酸化触媒を得た。
（１）Ｚｒ−Ｃｅ−Ｎｄ−Ｌａ粉末及びＬａＦｅＯ３粉末（Ｚｒ−Ｃｅ−Ｎｄ−Ｌａ粉末：ＬａＦｅＯ３粉末＝７５：２５（質量比））、ベーマイトアルミナ、硝酸及びイオン交換水を磁性ポットに投入し、アルミナボールと共に振とう粉砕して、内層スラリを得た。
（２）ＬａＦｅＯ３粉末、ベーマイトアルミナ、硝酸及びイオン交換水を磁性ポットに投入し、アルミナボールと共に振とう粉砕して、表層スラリを得た。
（３）（１）で得られた内層スラリにコージェライト製の目詰め部を有する触媒担持体（２．５Ｌ）を浸漬して担持体に内層スラリを含浸させ、次いで、空気流にて余剰の内層スラリを除去し、しかる後、乾燥した。コート量は５０ｇ／Ｌであった。
（４）（２）で得られた表層スラリに（３）で得られた担持体を浸漬して担持体に表層スラリを含浸させ、次いで、空気流にて余剰の表層スラリを除去し、しかる後、乾燥した。コート量は、５ｇ／Ｌであった。
（５）（４）で得られた担持体を４００℃で焼成して、図１に示すような本例のＰＭ酸化触媒を得た。
（実施例９）
（１）Ｚｒ−Ｃｅ−Ｎｄ−Ｌａ粉末及びＬａＦｅＯ３粉末（Ｚｒ−Ｃｅ−Ｎｄ−Ｌａ粉末：ＬａＦｅＯ３粉末＝２５：７５（質量比））、ベーマイトアルミナ、硝酸及びイオン交換水を磁性ポットに投入し、アルミナボールと共に振とう粉砕して、内層スラリを得た。
（２）ＬａＦｅＯ３粉末、ベーマイトアルミナ、硝酸及びイオン交換水を磁性ポットに投入し、アルミナボールと共に振とう粉砕して、表層スラリを得た。
（３）（１）で得られた内層スラリにコージェライト製の目詰め部を有する触媒担持体（２．５Ｌ）を浸漬して担持体に内層スラリを含浸させ、次いで、空気流にて余剰の内層スラリを除去し、しかる後、乾燥した。コート量は５０ｇ／Ｌであった。
（４）（２）で得られた表層スラリに（３）で得られた担持体を浸漬して担持体に表層スラリを含浸させ、次いで、空気流にて余剰の表層スラリを除去し、しかる後、乾燥した。コート量は、５ｇ／Ｌであった。
（５）（４）で得られた担持体を４００℃で焼成して、図１に示すような本例のＰＭ酸化触媒を得た。
（１）Ｚｒ−Ｃｅ−Ｎｄ−Ｌａ粉末及びＬａＦｅＯ３粉末（Ｚｒ−Ｃｅ−Ｎｄ−Ｌａ粉末：ＬａＦｅＯ３粉末＝２５：７５（質量比））、ベーマイトアルミナ、硝酸及びイオン交換水を磁性ポットに投入し、アルミナボールと共に振とう粉砕して、内層スラリを得た。
（２）ＬａＦｅＯ３粉末、ベーマイトアルミナ、硝酸及びイオン交換水を磁性ポットに投入し、アルミナボールと共に振とう粉砕して、表層スラリを得た。
（３）（１）で得られた内層スラリにコージェライト製の目詰め部を有する触媒担持体（２．５Ｌ）を浸漬して担持体に内層スラリを含浸させ、次いで、空気流にて余剰の内層スラリを除去し、しかる後、乾燥した。コート量は５０ｇ／Ｌであった。
（４）（２）で得られた表層スラリに（３）で得られた担持体を浸漬して担持体に表層スラリを含浸させ、次いで、空気流にて余剰の表層スラリを除去し、しかる後、乾燥した。コート量は、５ｇ／Ｌであった。
（５）（４）で得られた担持体を４００℃で焼成して、図１に示すような本例のＰＭ酸化触媒を得た。
（比較例１）
（１）Ｃｅ−Ｐｒ粉末、ベーマイトアルミナ、硝酸及びイオン交換水を磁性ポットに投入し、アルミナボールと共に振とう粉砕して、スラリを得た。
（２）（１）で得られたスラリにコージェライト製の目詰め部を有する触媒担持体（２．５Ｌ）を浸漬して担持体にスラリを含浸させ、次いで、空気流にて余剰のスラリを除去し、しかる後、乾燥した。コート量は５５ｇ／Ｌであった。
（３）（２）で得られた担持体を４００℃で焼成して、図１に示すような本例のＰＭ酸化触媒を得た。
（１）Ｃｅ−Ｐｒ粉末、ベーマイトアルミナ、硝酸及びイオン交換水を磁性ポットに投入し、アルミナボールと共に振とう粉砕して、スラリを得た。
（２）（１）で得られたスラリにコージェライト製の目詰め部を有する触媒担持体（２．５Ｌ）を浸漬して担持体にスラリを含浸させ、次いで、空気流にて余剰のスラリを除去し、しかる後、乾燥した。コート量は５５ｇ／Ｌであった。
（３）（２）で得られた担持体を４００℃で焼成して、図１に示すような本例のＰＭ酸化触媒を得た。
（比較例２）
Ｚｒ−Ｃｅ−Ｎｄ−Ｌａ粉末を用いたこと以外は、比較例１と同様の操作を繰り返して、図１に示すような本例のＰＭ酸化触媒を得た。
Ｚｒ−Ｃｅ−Ｎｄ−Ｌａ粉末を用いたこと以外は、比較例１と同様の操作を繰り返して、図１に示すような本例のＰＭ酸化触媒を得た。
（比較例３）
ＰｒＦｅＯ３粉末を用いたこと以外は、比較例１と同様の操作を繰り返して、図１に示すような本例のＰＭ酸化触媒を得た。
ＰｒＦｅＯ３粉末を用いたこと以外は、比較例１と同様の操作を繰り返して、図１に示すような本例のＰＭ酸化触媒を得た。
（比較例４）
ＬａＦｅＯ３粉末を用いたこと以外は、比較例１と同様の操作を繰り返して、図１に示すような本例のＰＭ酸化触媒を得た。
ＬａＦｅＯ３粉末を用いたこと以外は、比較例１と同様の操作を繰り返して、図１に示すような本例のＰＭ酸化触媒を得た。
（比較例５）
ＹＦｅＯ３粉末を用いたこと以外は、比較例１と同様の操作を繰り返して、図１に示すような本例のＰＭ酸化触媒を得た。
上記各例のＰＭ酸化触媒の仕様を表１に示す。
ＹＦｅＯ３粉末を用いたこと以外は、比較例１と同様の操作を繰り返して、図１に示すような本例のＰＭ酸化触媒を得た。
上記各例のＰＭ酸化触媒の仕様を表１に示す。
［性能評価］
（１）ＰＭ堆積
まず、図５に示すような排ガス浄化システムを構築した。エンジン１０としては、日産自動車株式会社製 ２．５Ｌ ディーゼルエンジンを用いた。また、三元触媒１２としては、貴金属使用量８０ｇ／ｃｆ（パラジウム／ロジウム＝５／１）であるものを用いた。更に、ＰＭ酸化触媒１としては、上記各例のＰＭ酸化触媒を用いた。
次に、ガス流路Ｂ（１０ｂ）にて排気ガス温度が３５０℃となるよう調整した後、ガス流路Ａ（１０ａ）に切り替えて、ＰＭ酸化触媒１にＰＭを堆積させた。ＰＭ堆積量は約１０ｇとした（なお、ＰＭ堆積量は、ＰＭ堆積を実施する前後の触媒重量差より算出した。）。
（１）ＰＭ堆積
まず、図５に示すような排ガス浄化システムを構築した。エンジン１０としては、日産自動車株式会社製 ２．５Ｌ ディーゼルエンジンを用いた。また、三元触媒１２としては、貴金属使用量８０ｇ／ｃｆ（パラジウム／ロジウム＝５／１）であるものを用いた。更に、ＰＭ酸化触媒１としては、上記各例のＰＭ酸化触媒を用いた。
次に、ガス流路Ｂ（１０ｂ）にて排気ガス温度が３５０℃となるよう調整した後、ガス流路Ａ（１０ａ）に切り替えて、ＰＭ酸化触媒１にＰＭを堆積させた。ＰＭ堆積量は約１０ｇとした（なお、ＰＭ堆積量は、ＰＭ堆積を実施する前後の触媒重量差より算出した。）。
（２）ＰＭ酸化処理
次に、図６に示すような排ガス浄化システムを構築した。エンジン１０としては、日産自動車株式会社製 ２．５Ｌ ディーゼルエンジンを用いた。また、三元触媒１２としては、貴金属使用量８０ｇ／ｃｆ（パラジウム／ロジウム＝５／１）であるものを用いた。更に、触媒担持体（ＤＰＦ）１４としては、触媒をコーティングしていないコージェライト製の目詰め部を有する触媒担持体を用いた。ＰＭ酸化触媒１としては、上記各例のＰＭを堆積させたＰＭ酸化触媒を用いた。
次に、ガス流路Ｂ（１０ｂ）にて排気ガス温度が３８０℃となるよう調整した後、ガス流路Ａ（１０ａ）に切り替えて、ＰＭ酸化触媒１中のＰＭを酸化処理した。また、ＰＭ酸化処理量は、ＰＭ酸化処理を実施する前後の重量変化より算出した。更に、このときのＰＭ酸化触媒１の出口より排出されるＨＣ濃度を分析計にて測定した。また、ＰＭ酸化率を下記計算により算出した。得られた結果を表１に併記する。
次に、図６に示すような排ガス浄化システムを構築した。エンジン１０としては、日産自動車株式会社製 ２．５Ｌ ディーゼルエンジンを用いた。また、三元触媒１２としては、貴金属使用量８０ｇ／ｃｆ（パラジウム／ロジウム＝５／１）であるものを用いた。更に、触媒担持体（ＤＰＦ）１４としては、触媒をコーティングしていないコージェライト製の目詰め部を有する触媒担持体を用いた。ＰＭ酸化触媒１としては、上記各例のＰＭを堆積させたＰＭ酸化触媒を用いた。
次に、ガス流路Ｂ（１０ｂ）にて排気ガス温度が３８０℃となるよう調整した後、ガス流路Ａ（１０ａ）に切り替えて、ＰＭ酸化触媒１中のＰＭを酸化処理した。また、ＰＭ酸化処理量は、ＰＭ酸化処理を実施する前後の重量変化より算出した。更に、このときのＰＭ酸化触媒１の出口より排出されるＨＣ濃度を分析計にて測定した。また、ＰＭ酸化率を下記計算により算出した。得られた結果を表１に併記する。
ＰＭ酸化率（％）＝ＰＭ酸化処理量（ｇ）／ＰＭ堆積量（ｇ）×１００
表１において、本発明の範囲に属する実施例１〜３は、本発明外の比較例１〜５と比較すると、ＨＣ排出量及びＰＭ酸化率が優れている傾向があることが分かる。特に、実施例１〜３と比較例３〜５とをそれぞれ対比するとＨＣ排出量及びＰＭ酸化率が優れていることが分かる。また、実施例１〜３を比較すると、触媒Ｂとしては、ＬａＦｅＯ３が優れていることが分かる。
表１において、本発明の範囲に属する実施例４〜６と実施例１とを比較すると、内層に触媒Ｂを更に含む構成とすることにより、ＨＣ排出量及びＰＭ酸化率が更に優れたものになることが分かる。また、本発明の範囲に属する実施例７〜９と実施例２とを比較した場合にも同様の傾向があることが分かる。本発明の範囲に属する実施例４〜６及び実施例７〜９の結果から、触媒Ａ：触媒Ｂ＝８０：２０〜１０：９０（質量比）であることが好ましいことが分かる。
表１において、本発明の範囲に属する実施例４〜６と実施例１とを比較すると、内層に触媒Ｂを更に含む構成とすることにより、ＨＣ排出量及びＰＭ酸化率が更に優れたものになることが分かる。また、本発明の範囲に属する実施例７〜９と実施例２とを比較した場合にも同様の傾向があることが分かる。本発明の範囲に属する実施例４〜６及び実施例７〜９の結果から、触媒Ａ：触媒Ｂ＝８０：２０〜１０：９０（質量比）であることが好ましいことが分かる。
以上、本発明を若干の実施形態、実施例などにより説明したが、本発明は、これら実施形態及び実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形が可能である。
上述の実施形態及び実施例においては、触媒担持体として、目詰め部を有するコージェライト製の触媒担持体（ＤＰＦ）を適用したものを用いて説明したが、触媒担持体としてはこれに限定されるものではない。
例えば、本発明においては、コージェライト製のものに限定されるものではなく、例えば、炭化珪素製のものやフェライト系ステンレス製などの耐熱性材料からなるものを適用することができる。
上述の実施形態及び実施例においては、触媒担持体として、目詰め部を有するコージェライト製の触媒担持体（ＤＰＦ）を適用したものを用いて説明したが、触媒担持体としてはこれに限定されるものではない。
例えば、本発明においては、コージェライト製のものに限定されるものではなく、例えば、炭化珪素製のものやフェライト系ステンレス製などの耐熱性材料からなるものを適用することができる。
１ ＰＭ酸化触媒
２ 内層
４ 表層
６ 触媒担持体（ＤＰＦ）
６ａ 目詰め部
１０ エンジン
１０ａ ガス流路Ａ
１０ｂ ガス流路Ｂ
１２ 三元触媒
２８ 触媒担持体（ＤＰＦ）
２ 内層
４ 表層
６ 触媒担持体（ＤＰＦ）
６ａ 目詰め部
１０ エンジン
１０ａ ガス流路Ａ
１０ｂ ガス流路Ｂ
１２ 三元触媒
２８ 触媒担持体（ＤＰＦ）
Claims (5)
- 触媒Ａを含む内層と触媒Ｂを含む表層とをこの順でディーゼルパティキュレートフィルタの排ガス流入側のセル壁面に積層したＰＭ酸化触媒であって、
上記触媒Ａがセリウムを含む蛍石型複合酸化物であり、
上記触媒Ｂが下記一般式（１）
ＬＸＯ ３ …（１）
（式中、Ｌはランタン（Ｌａ）、プラセオジム（Ｐｒ）及びイットリウム（Ｙ）からなる群より選ばれる少なくとも１種を示し、Ｘは鉄（Ｆｅ）を示す。）で表されるペロブスカイト型複合酸化物である、
ことを特徴とするＰＭ酸化触媒。 - 上記触媒Ａが、セリウム（Ｃｅ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、ネオジム（Ｎｄ）及びランタン（Ｌａ）を含む蛍石型複合酸化物であることを特徴とする請求項１に記載のＰＭ酸化触媒。
- 上記触媒Ｂが、ＬａＦｅＯ ３ であることを特徴とする請求項１又は２に記載のＰＭ酸化触媒。
- 上記内層が上記触媒Ｂを更に含むことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つの項に記載のＰＭ酸化触媒。
- 上記内層に含まれる上記触媒Ａ及び上記触媒Ｂの比率（触媒Ａ：触媒Ｂ）が質量比で８０：２０〜１０：９０であることを特徴とする請求項４に記載のＰＭ酸化触媒。
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| JP5190797B2 (ja) * | 2008-11-12 | 2013-04-24 | 日産自動車株式会社 | 複合酸化物触媒、これを用いたディーゼルパティキュレートフィルタ及び複合酸化物触媒の製造方法 |
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